Сохранение разнообразия генетических ресурсов растений в нестабильных климатических, экологических и экономических условиях – актуальная мировая проблема. Ученые ВИР им. Н.И. Вавилова показали, что криоконсервация частей растений (черенков, почек, пыльцы и меристем) в жидком азоте (−196 ° C) или его парах (около −184 ° C) является одним из перспективных методов безопасного длительного хранения генофонда плодово-ягодных культур. Результаты своего исследования они опубликовали в журнале Agriculture.
Основная задача заключалась в полевой оценке жизнеспособности черенков смородины черной (Ribes nigrum L.) и красной (Ribes rubrum L.) после криоконсервации. Исследователи хотели выяснить, будет ли материал из относительно теплого региона хуже переносить криоконсервацию, чем материал из более холодного региона. Поскольку ряд авторов отмечает, что фактором успешного использования криоконсервации является степень морозостойкости, которая у растущих в южных широтах культур ниже.
Материалом для исследования послужили 2-3 почковых черенка 12 сортов красной и 11 сортов черной смородины. Они были собраны в различных регионах России: северном – Полярная опытная станция – филиал ВИР (Апатиты), северо-западном – Пушкинские и Павловские лаборатории ВИР (Пушкин) и центральном – ФНЦ им. И.В. Мичурина (Мичуринск).
В результате трехлетнего эксперимента было показано, что место сбора смородины не повлияло на жизнеспособность черенков после криоконсервации и их выживаемость в поле. При этом ученые отметили, что снижение жизнеспособности могут вызывать стрессовые факторы, такие как засушливый период или заболевания растений, а не само погружение в жидкий азот.
“Эти результаты указывают, что используемые в ВИР методики криоконсервации с предварительным высушиванием черенков и контролируемым охлаждением сначала до температуры −30 ° C, затем до −50 ° C с последующим размещением образцов в парах жидкого азота успешны. Это позволяет образцам смородины из регионов с разными климатическими условиями сохранять жизнеспособность в районе 58-73 %, что выше минимального требования в 40%,” – рассказывает Галина Филипенко, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, и. о. заведующей лабораторией длительного хранения генофонда растений ВИР им. Н.И. Вавилова
В опыте ученые также отметили высокую жизнеспособность черенков черной и красной смородины после низкотемпературного хранения (–5° C). Но подобное хранение черенков плодовых и ягодных культур может применяться только в течение одного-двух лет. Также при низкотемпературном хранении обменные процессы в тканях черенков блокируются не полностью, что приводит в дальнейшем к снижению их жизнеспособности. Тогда как при температуре криоконсервации практически прекращаются все обменные процессы, благодаря чему живые объекты могут сохраняться длительное время. В связи с этим работа научных сотрудников лаборатории длительного хранения генофонда растений ВИР им. Н.И. Вавилова в рамках исследования влияния криоконсервации на жизнеспособность плодовых и ягодных культур будет продолжена. В будущем она будет связана с изучением влияния криоконсервации на оздоровление смородины от бактериальных заболеваний.
В настоящий момент в криобанке ВИР им. Н.И. Вавилова хранится 2625 образцов: 963 образцов черенков, заложенных с использованием двухступенчатого программного замораживания; 1361 – пыльцы; 301 -меристематических тканей in vitro растений картофеля, переданных отделом биотехнологии ВИР.
Методы криохранения черенков плодовых культур используют в ВИР с 2001 года. Сохранение генофонда смородины актуально в связи с востребованностью ягод у населения и высоким содержанием витаминов.
Коллектив авторов статьи: Владимир Вержук, Александр Павлов, Любовь Новикова, Галина Филипенко
На фотографии – Владимир Вержук, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, руководитель группы криоконсервации лаборатории длительного хранения генофонда растений ВИР им. Н.И. Вавилова.
